城市污水源熱泵設(shè)計(jì)與應(yīng)用講稿

城市污水源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、課題研究的背景、目的和意義1.1我國(guó)城市污水排放及處理現(xiàn)狀1.2城市污水的特點(diǎn)1.3污水源熱泵的特點(diǎn)及研究的意義1.4污水源熱泵的經(jīng)濟(jì)性分析1.1我國(guó)城市污水排放及處理現(xiàn)狀到2004年底，全國(guó)661個(gè)城市建有污水處理廠708座，處理能力為4912萬(wàn)立方米/日；北京市，每天約產(chǎn)生300萬(wàn)噸的污水，到2008年，城市污水的處理率將達(dá)到90%以上，日處理污水量達(dá)270萬(wàn)m3；可供暖面積將達(dá)到2280萬(wàn)m2，供冷面積將達(dá)到1100萬(wàn)m2，生活熱水供應(yīng)量將達(dá)到7.4萬(wàn)m3/d。表12008年前北京各污水處理廠建設(shè)計(jì)劃與潛能計(jì)算結(jié)果1.2城市污水的特點(diǎn)冬暖夏涼全年水溫變化小和受氣候影響小污水排熱量穩(wěn)定來(lái)源充足，接入方便1.3污水源熱泵的特點(diǎn)及研究的意義環(huán)保效益顯著高效節(jié)能運(yùn)行穩(wěn)定可靠一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣

污水源熱泵工作原理冬季：Q2＝Q1+Q3Q2≥4Q3夏季：Q1＝Q2+Q3Q2≥5Q31.4污水源熱泵的經(jīng)濟(jì)性分析1.4污水源熱泵的經(jīng)濟(jì)性分析初投資：158.5元/m2（水源熱泵機(jī)房）；運(yùn)行費(fèi)用：夏季，18.4元/m2冬季，18.9元/m2；節(jié)省地源熱泵中打井等費(fèi)用，有效利用低位熱能資源；污水源熱泵的運(yùn)行效率較高、費(fèi)用較低，具有環(huán)保節(jié)能的重要意義。二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析國(guó)外污水熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用20世紀(jì)80年代初在瑞典、挪威等北歐國(guó)家建造的一些以污水為低溫?zé)嵩吹拇笮蜔岜谜鞠嗬^投入運(yùn)行；瑞典斯德哥爾摩有40%的建筑物采用熱泵技術(shù)供熱，其中10%是利用污水處理廠的出水；挪威奧斯陸，第一臺(tái)污水熱泵機(jī)組已在1983年投入使用。對(duì)于約10人的住宅，采用熱泵技術(shù)回收家庭生活污水余熱可節(jié)能達(dá)50%，對(duì)于10人以上的住宅可節(jié)能達(dá)60%。國(guó)內(nèi)污水熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用哈爾濱馬家溝河畔的一處600m2西餐酒吧利用污水作為熱量來(lái)源來(lái)供暖制冷；1999年北京工業(yè)大學(xué)在高碑店污水處理廠建設(shè)污水源熱泵供3000m2辦公樓采暖空調(diào)；2004年，密云污水處理廠的2000m2辦公樓，用上了“污水空調(diào)”；2005年哈爾濱工業(yè)大學(xué)新源熱能科技有限責(zé)任公司成立，“城市原生污水源熱泵空調(diào)”；國(guó)家也出臺(tái)了相應(yīng)的污水利用政策污水源熱泵污水源熱泵系統(tǒng)的原理是夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到污水源中，冬季將污水中的熱量提取供房間采暖。

三、污水源熱泵系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)污水源熱泵系統(tǒng)節(jié)能原理系統(tǒng)制熱時(shí)：說(shuō)明性能系數(shù)COP隨冷源溫度T0的升高而增大，隨T0的降低而減小。說(shuō)明性能系數(shù)COP隨熱源溫度T的升高而減小，隨T的降低而增大。污水源熱泵系統(tǒng)流程圖

污水源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及研究污水源的條件

水量充足，水溫適度，水質(zhì)適宜，供水穩(wěn)定過(guò)濾器河道取水口及排水口布置圖取水管線圖蓄水池平面及立面圖污水泵房流程圖熱泵機(jī)房設(shè)備平面布置圖污水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題能源的綜合利用率來(lái)評(píng)價(jià)方案的可行性，得出最優(yōu)方案，使得工程造價(jià)最低，運(yùn)行費(fèi)用也最低。污水源熱泵工程施工中首先要實(shí)地測(cè)試污水的水質(zhì)，水溫及水量，由此確定方案中其他設(shè)備的配套使用。污水利用時(shí)，污染、腐蝕、結(jié)垢都是不可避免的問(wèn)題，但是如何將此負(fù)面影響降低到最小限度就是方案設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。污水利用不能對(duì)環(huán)境造成影響或二次污染，因此在污水的取排水施工過(guò)程中應(yīng)該注意管道輸送的密閉性，而且管材的選擇也要防腐性強(qiáng)，并定期檢查。本項(xiàng)目為北京市某污水源熱泵采暖空調(diào)工程，位于北京市亦莊高新開(kāi)發(fā)區(qū)。項(xiàng)目瀕臨市區(qū)涼水河，河內(nèi)常年流有溫度波動(dòng)較小的污水，污水資源是熱泵機(jī)組非常適合的熱源和冷源，充分利用污水資源，不僅節(jié)約大量的能源，保護(hù)環(huán)境，而且可以展示污水這一特殊可再生能源的熱泵利用技術(shù)。四、實(shí)際工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介供熱供冷系統(tǒng)方案污水提取工藝流程1、河道取水——管道輸送——沉濾池——高效過(guò)濾處理——循環(huán)水泵——高效換熱器——管道輸送——排入河道2、河道取水——管道輸送——沉濾池——高效過(guò)濾處理——循環(huán)水泵——高效換熱器——反沖過(guò)濾器——排入化糞池污水用量設(shè)計(jì)計(jì)算夏季污水利用溫差為10℃，污水水量為631m3/h；冬季污水利用溫差為5℃，污水水量為670m3/h；因此污水設(shè)計(jì)量為680m3/h污水輸送管道直徑污水取水采用虹吸管，管徑為：425mm排水泵站出水管管徑為：320mm運(yùn)行模式項(xiàng)目機(jī)組熱源冷源冬季采暖熱泵機(jī)組二次水—夏季空調(diào)熱泵機(jī)組—二次水冷水機(jī)組—二次水冬季生活熱水熱泵機(jī)組二次水—過(guò)度季生活熱水電鍋爐——夏季生活熱水熱泵機(jī)組冷卻水—設(shè)備選型

項(xiàng)目熱（冷）負(fù)荷（kW）設(shè)備容量（kW）機(jī)組開(kāi)啟臺(tái)數(shù)供暖458550283臺(tái)熱泵機(jī)組生活熱水530冬季熱泵機(jī)組530過(guò)度季節(jié)電鍋爐530夏季熱泵機(jī)組冷卻水空調(diào)61451261×3＋2450×1＝62333臺(tái)熱泵機(jī)組1臺(tái)冷水機(jī)組熱泵機(jī)組：法國(guó)CIAT的LWP4200產(chǎn)品3臺(tái)，冷水機(jī)組：美國(guó)麥克維爾公司的WSC126LBH產(chǎn)品1臺(tái)。熱交換器無(wú)錫紅旗壓力容器制造有限公司浮頭管殼式換熱器6萬(wàn)m2寫字樓初投資及運(yùn)行費(fèi)用分析

初投資的估算：272元/m2；不包括暖通系統(tǒng)末端設(shè)備的投資及安裝費(fèi)用。

年運(yùn)行費(fèi)用估算：50.10元/m2。污水測(cè)溫實(shí)驗(yàn)研究

污水溫度測(cè)試的必要性水源是應(yīng)用水源熱泵的前提。

水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì)水源的要求為：水量充足，水溫適度，水質(zhì)適宜，供水穩(wěn)定。污水源的水溫、水量和水質(zhì)對(duì)污水源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行更起著至關(guān)重要的作用。污水測(cè)溫實(shí)驗(yàn)工具污水測(cè)溫實(shí)驗(yàn)研究

結(jié)果分析與比較

高碑店污水處理廠2000－2001年冬季二級(jí)出水的水溫變化圖污水測(cè)溫實(shí)驗(yàn)研究污水暴露空氣中流動(dòng)，溫度的變化率大約為0.5～1.0℃/公里河道中的污水仍然是水源熱泵很好的熱源/熱匯！污水換熱器設(shè)計(jì)要求首先，滿足工藝要求，盡量減少熱量損失。其次，要求具有一定的強(qiáng)度，便于安裝和維護(hù)。第三，污水換熱器更重要的是要防腐蝕性能好，抗垢，清洗方便，處理量大。管殼式換熱器的選擇浮頭式換熱器的特點(diǎn)：整個(gè)管束可從殼體中抽出，便于清洗和檢修，采用不銹鋼材質(zhì)，防腐蝕性能好。五、污水換熱器的選擇換熱器工程計(jì)算公式：管殼式換熱器中的換熱過(guò)程：管內(nèi)污水——管內(nèi)壁黏泥——管內(nèi)壁——管外壁——二次水傳熱系數(shù)的計(jì)算：結(jié)果：故本工程選取設(shè)計(jì)平均傳熱系數(shù)650～750W/(m2·℃)，計(jì)算換